(57)【要約】【課題】管壁黒化を防止して、寿命の長いショートアーク型超高圧水銀ランプを提供することである。【解決手段】石英ガラスからなる発光管１１に一対の電極１を２ｍｍ以下の間隔で対向配置し、この発光管１１に０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀と、希ガスと、１×１０−６〜１×１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３の範囲でハロゲンを封入したショートアーク型放電ランプと、この放電ランプに点灯始動時は直流電流を供給するとともに、その後交流電流を供給する給電装置から構成される。そして、この放電ランプは、一対の電極のうち少なくとも一方の電極は、軸部に巻き付けたコイルの先端を溶融することで形成させた溶融太径部と、この溶融太径部の後方に連続的かつ一体的に繋がって形成されたコイル部より構成される。そして、給電装置が放電ランプに対して供給する直流電流は、初めが定格電流の０．３〜０．６倍であり、その後、定格電流の１．０〜２．０倍であることを特徴とする。【選択図】      図１
2005019262.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
石英ガラスからなる発光管に一対の電極を２ｍｍ以下の間隔で対向配置し、この発光管に０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀と、希ガスと、１×１０−６〜１×１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３の範囲でハロゲンを封入したショートアーク型放電ランプと、この放電ランプに点灯始動時は直流電流を供給するとともに、その後交流電流を供給する給電装置からなるショートアーク型放電ランプ点灯装置において、
前記放電ランプは、一対の電極のうち少なくとも一方の電極は、軸部に巻き付けたコイルの先端を溶融することで形成させた溶融太径部と、この溶融太径部の後方に連続的かつ一体的に繋がって形成されたコイル部より構成され、
前記給電装置が前記放電ランプに対して供給する直流電流は、初めが定格電流の０．３〜０．６倍であり、その後、定格電流の１．０〜２．０倍であることを特徴とするショートアーク型放電ランプ点灯装置。
【請求項２】
前記コイル部と前記発光間内表面の最短距離は２．０ｍｍ以内であることを特徴とする請求項１のショートアーク型放電ランプ点灯装置。
【請求項３】
前記電極は純度９９．９９９９％以上のタングステンより構成されることを特徴とする請求項１のショートアーク型放電ランプ点灯装置。
【請求項４】
前記電極の先端には突起部が形成されることを特徴とする請求項１のショートアーク型放電ランプ点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はショートアーク型放電ランプ点灯装置に関する。特に、発光管内に０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀が封入され点灯時の水銀蒸気圧が１１０気圧以上となる超高圧水銀ランプを光源とした液晶ディスプレイ装置やＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）を使ったＤＬＰ（デジタルライトプロセッサ）などのプロジェクター装置に使われる光源用放電ランプの点灯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
投射型プロジェクター装置は、矩形状のスクリーンに対して、均一にしかも十分な演色性をもって画像を照明させることが要求され、このため、光源としては、水銀や金属ハロゲン化物を封入させたメタルハライドランプが使われている。また、このようなメタルハライドランプも、最近では、より一層の小型化、点光源化が進められ、また電極間距離の極めて小さいものが実用化されている。
【０００３】
このような背景のもと、最近では、メタルハライドランプに代わって、今までにない高い水銀蒸気圧、例えば１５０気圧、を持つランプが提案されている。これは、水銀蒸気圧をより高くすることで、アークの広がりを抑える（絞り込む）とともに、より一層の光出力の向上を図るというものである。
このような超高圧放電ランプは、例えば、特開平２−１４８５６１号、特開平６−５２８３０号、特許第２９８０８８２号に開示されている。
【０００４】
上記ランプは、例えば、石英ガラスからなる発光管に一対の電極を２ｍｍ以下の間隔で対向配置し、この発光管に０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀と１×１０−６〜１×１０−１ｍｏｌ／ｍｍ３の範囲でハロゲンを封入した超高圧水銀ランプが使われる。ハロゲンを封入する主目的は発光管の失透防止であるが、これにより、いわゆるハロゲンサイクルも生じる。
【０００５】
ところで、上記超高圧水銀ランプ（以下、単に放電ランプともいう）は、点灯時間の経過とともに、電極のタングステンが放電容器内面へ輸送され、そこに付着する、いわゆる管壁黒化が生じることがある。この管壁黒化は、光出力の低下や、管壁黒化の甚だしい場合は管壁への熱的な負荷の増大による放電容器の破裂、といったランプの短寿命の原因となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この発明が解決しようとする課題は、上記電極のタングステンの放電容器内面への輸送に起因する管壁黒化を抑制し、寿命の長いショートアーク型超高圧水銀ランプを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係るショートアーク型放電ランプ点灯装置は、石英ガラスからなる発光管に一対の電極を２ｍｍ以下の間隔で対向配置し、この発光管に０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀と、希ガスと、１×１０−６〜１×１０−１μｍｏｌ／ｍｍ３の範囲でハロゲンを封入したショートアーク型放電ランプと、この放電ランプに点灯始動時は直流電流を供給するとともに、その後交流電流を供給する給電装置から構成される。そして、この放電ランプは、一対の電極のうち少なくとも一方の電極は、軸部に巻き付けたコイルの先端を溶融することで形成させた溶融太径部と、この溶融太径部の後方に連続的かつ一体的に繋がって形成されたコイル部より構成される。そして、給電装置が放電ランプに対して供給する直流電流は、初めが定格電流の０．３〜０．６倍であり、その後、定格電流の１．０〜２．０倍であることを特徴とする。
【０００８】
さらに、請求項２に係るショートアーク型放電ランプ点灯装置は、請求項１において、コイル部と発光間内表面の最短距離は２．０ｍｍ以内であることを特徴とする。
さらに、請求項３に係るショートアーク型放電ランプ点灯装置は、請求項１において、前記電極は純度９９．９９９９％以上のタングステンより構成されることを特徴とする。
さらに、請求項４に係るショートアーク型放電ランプ点灯装置は、請求項１において、電極の先端には突起が形成されたことを特徴とする。
【０００９】
本発明者らは、鋭意検討した結果、前記電極のタングステンの放電容器内面への輸送に起因して、管壁黒化が生じるという問題は、ランプの始動初期において、コイル後端部を起点として放電アークが形成されるとき、当該放電アークが放電容器内面に接触することが原因であると突き止めた。
この現象によって、コイル後端部からの放電アークが放電容器内表面に接触することで、放電容器の構成材料である石英ガラスを蒸発させることが上記タングステンの輸送に大きく影響を与えあることを見出した。
特に、この現象は溶融太径部と後端コイル部を有する構造の電極を有して、また、電極と放電容器の内表面の最短距離が短い放電ランプにおいて、顕著に生じることを確認している。
【００１０】
そして、本発明者らは、ショートアーク型放電ランプに関する上記新たな課題を解決するためには、ランプの始動初期において、給電装置から放電ランプに対する電流供給を調整することが有効であることを見出したわけである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１に本発明のショートアーク型放電ランプ（以下、単に「放電ランプ」ともいう）の全体構成を示す。
放電ランプ１０は、石英ガラスからなる放電容器によって形成された概略球形の発光部１１を有し、この発光部１１には、一対の電極１が互いに対向して配置している。発光部１１の両端部には封止部１２が伸びるように形成され、これらの封止部１２の内部には、モリブデンよりなる導電用金属箔１３が、例えばシュリンクシールにより気密に埋設されている。一対の電極１は軸部が、この金属箔１３に溶接されて電気的に接続され、また、金属箔１３の他端には外部リード１４が溶接されている。
【００１２】
発光部１１には、水銀と、希ガスと、ハロゲンガスが封入されている。
水銀は、必要な可視光波長、例えば、波長３６０〜７８０ｎｍという放射光を得るためのもので、０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上封入されている。この封入量は、温度条件によっても異なるが、点灯時１５０気圧以上で極めて高い蒸気圧となる。また、水銀をより多く封入することで点灯時の水銀蒸気圧２００気圧以上、３００気圧以上という高い水銀蒸気圧の放電ランプを作ることができ、水銀蒸気圧が高くなるほどプロジェクター装置に適した光源を実現することができる。
希ガスは、例えば、アルゴンガスが約１３ｋＰａ封入され、点灯始動性を改善するためである。
ハロゲンは、沃素、臭素、塩素などが水銀その他の金属との化合物の形態で封入され、ハロゲンの封入量は、１０−６〜１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３の範囲から選択される。その機能はハロゲンサイクルを利用した長寿命化も存在するが、本発明の放電ランプのように極めて小型で高い内圧を有するものは、このようなハロゲンを封入することが放電容器の失透防止を主目的としている。
【００１３】
放電ランプの数値例を示すと、例えば、発光部の最大外径１０．０ｍｍ、電極間距離１．０ｍｍ、発光管内容積６５ｍｍ３、定格電力２００Ｗ、１５０Ｈｚで交流点灯される。
また、この種の放電ランプは、小型化するプロジェクター装置に内蔵されるものであり、装置の全体寸法が極めて小型化される一方で高い光量が要求されることから、発光管部内の熱的影響は極めて厳しいものとなり、ランプの管壁負荷値は０．８〜２．０Ｗ／ｍｍ２、具体的には１．５Ｗ／ｍｍ２となる。
このような高い水銀蒸気圧や管壁負荷値を有することがプロジェクター装置やオーバーヘッドプロジェクターのようなプレゼンテーション用機器に搭載された場合に、演色性の良い放射光を提供することができる。
【００１４】
図２は電極１の拡大図を示す。
電極１は、突起部２、溶融太径部３、コイル部４と軸部５から構成される。
突起部２は溶融大径部３の先端に形成される。この突起部２は、後述するが放電ランプの点灯ともに自然に発生成長する場合と、軸部５の先端を利用することで予め形成する場合がある。前者の場合には、封入されたハロゲン量や電極の温度などにより形成されるもので、電極間距離を自己制御的に調整する機能を有する。
溶融太径部３は、例えば糸状のタングステンを軸部にコイル状に巻き付けた状態から溶融することで形成される。コイルが溶融することで塊状になるとともに熱容量を大きくすることができる。特に、本発明の放電ランプは発光部１１の内部は、きわめて熱的条件が厳しいことから当該溶融太径部３の存在は重要となる。
コイル部４は、上記タングステンをコイル状に巻き付けた状態から、前方部分が溶融して太径部３となり、残った後端部がコイルの形態として形成されたものである。このコイル部４は、点灯始動時は表面の凹凸効果により始動の種（始動開始位置）として機能するとともに、点灯後は表面の凹凸効果と熱容量によって放熱機能を担っている。
【００１５】
図３は電極の根元付近の拡大構造を示す。（ａ）（ｂ）は同一の構造を示しているが、（ａ）が構成部材を説明するという趣旨で符号を付しているのに対し、（ｂ）は発光部内の物理現象を説明するという趣旨で符号を付している。
ここで、本発明の放電ランプのように、プロジェクター装置の光源として装置内に搭載されるランプは、プロジェクター装置の小型化の強い要請により、放電ランプ自身も小型化が強く求められている。その一方で、放電ランプは高い温度条件で点灯されることから、電極には熱容量を持たせた放熱対策が必要となり、電極はある程度の大きさ（体積）が必要とならざるを得ない状況にある。
つまり、放電ランプの小型化に対して、電極の体積が大型化するという状況を生じることになる。
従って、図に示すように、電極１のコイル部４と放電容器（発光部１１）の壁（内表面）との距離Ｌは極めて短くなってしまう。数値例をあげると、２．０ｍｍ以下であり、具体的には１．５ｍｍ以下や１．０ｍｍ以下というランプも存在している。なお、ここで定義される距離とは、コイル部と放電容器の壁との最短距離をいう。
このように電極と放電容器内面の距離が短くなることが、始動初期において、コイル後端部を起点として放電アークが形成されるとき、当該放電アークが放電容器内面に接触することを招いているといえる。
このような数値は、理屈上、放電ランプの設計仕様により異なるものであり絶対値として定義することが本来的には好ましくないが、プロジェクター装置の大きさや光源に求められる性能が業界としてある程度定められているため、このような背景を考慮すると概ね上記数値になるということである。
【００１６】
図３における物理現象は以下のようであると考えられる。
すなわち、コイル４の後端部からアークｅが生じると、図示のように放電容器の内面に接触、あるいは衝突することになり、これが原因となって、放電容器内面が局部的に凹むとともに、放電容器の構成材料である石英ガラス（ＳｉＯ２）が蒸発する。蒸発したＳｉＯ２は、放電プラズマによりＳｉとＯに分離して、電極先端からタングステンの酸化物ＷＯの蒸発を招くことになる。このタングステンの酸化物が、対流によって比較的低温部である放電容器内面付近に移動すると、一部はＷＯ２Ｂｒ２などのハロゲン化合物として気体中にとどまるが、一部はタングステンやＷＯ２などのタングステン酸化として放電容器内面に析出して、管壁黒化となるものと考えられる。
【００１７】
上記現象は、コイルと放電容器内面が極めて近い放電ランプにおいて生ずるものではあるが、本発明者らは、始動初期において放電ランプに供給される電流を小さくすれば、コイル後端部から生じる放電アークが放電容器内面に接触したとしても、その影響は小さいため、このような問題には発展しないことを見出したわけである。
【００１８】
ここで、本発明の放電ランプは交流点灯型放電ランプである。しかしながら、点灯始動時には放電を安定化させる意味で直流電流を供給している。具体的には、点灯始動初期のグロー放電の期間において、放電ランプに流れる電流の極性が反転すると、いわゆる再点弧電圧が発生して、結果として、放電ランプは立ち消えあるいは消えないまでも非常に不安定なチラツキとなってしまうからである。
【００１９】
そして、本発明は点灯始動時における直流電流を供給する場合に、初めは定格電流の０．３〜０．６倍であり，その後に、定格電流の１．０〜２．０倍の電流を放電ランプに供給することを特徴としている。
【００２０】
図４は給電装置から放電ランプに供給する電流波形を示している。縦軸は電流値を表し、横軸は時間を表している。
時間ｔ１で放電ランプの点灯が開始すると直流電流Ｉ１が放電ランプに流れる。この電流値Ｉ１は定格電流値の０．３〜０．６倍となり、この期間をＴ１として表している。
時間ｔ２で電流値がＩ１からＩ２に増加する。この電流値Ｉ２は定格電流の１．０〜２．０倍となり、この期間をＴ２として表している。
時間ｔ３で電流は直流電流から交流電流に変化して、その後は交流電流が供給される。この期間をＴ３として表している。なお、交流電流の電流値は点灯時間の経過とともに変化してもかまわない。
【００２１】
このように本発明の点灯装置は、点灯始動時の直流電流が電流値の小さい状態（電流値Ｉ１）から大きい状態（電流値Ｉ２）に変化することを特徴としている。
点灯初期に電流値の小さい直流電流を供給する理由は、コイル後端部から生じる放電アークが放電容器内面に接触したとしても、その影響は小さくできるからである。
また、その後に電流値を大きくする理由は、交流点灯状態に切り替わると、他方の電極が電子放射用電極（陰極）となるため、十分に温まっていない状態で当該電極が電子放射できにくいからである。すなわち、直流点灯状態のときに電流量を増加させることにより、両方の電極を昇温させるというわけである。
したがって、直流点灯状態においては、アーク起点がコイル後端部にあり、放電アークが放電容器内面に接する可能性のある期間は、その放電容器内面への影響を十分に小さくするために電流値を小さくするとともに、アーク起点が電極先端に移行した後は電極温度を昇温させるために電流値を増加させるわけである。
【００２２】
このような点灯始動制御は、当然のことながら定常点灯時は交流点灯する放電ランプにおいて有効な制御であるといえ、また、電極構造として放電容器内壁にきわめて接近したコイル部を有する放電ランプにおける制御であるといえる。
【００２３】
電流値Ｉ１は定格電流値の０．３〜０．６倍であり、この数値より小さいと点灯を十分に維持することができず、また、この数値より大きいと前記の放電容器内面への影響を十分に小さくできない。なお電流値Ｉ１は、より好ましくは定格電流値の０．４〜０．５倍であり、期間Ｔ１は１〜１５秒となる。
電流値Ｉ２は定格電流値の１．０〜２．０倍であり、この数値より小さいと電極を十分に暖めることができず、また、この数値より大きいと電極が熱くなりすぎて変形する可能性があるからである。なお電流値Ｉ２は、より好ましくは定格電流値の１．０〜１．２倍であり、期間Ｔ２は２〜１０秒となる。
ここで、定格電流とは、該放電ランプの定常点灯時における設計の中心値であって実効値を言い、例えば２００Ｗランプでは、２．８Ａなどとなる。
【００２４】
なお、電流値Ｉ１からＩ２への変化は、図に示すようにステップ的に変化する場合に限られず、多数回ステップで段階的に変化するものでもよく、また、漸次変化するものでもよい。
交流点灯は、例えば、５０〜４００Ｈｚの点灯が行なわれる。
【００２５】
図５は本発明の放電ランプ点灯装置１００であって、放電ランプ１０と給電装置を表している。給電装置はスイッチング部１０１、フルブリッジ回路１０２、制御部１０３から構成される。
点灯装置１００は、スイッチ素子Ｓ１がパルス巾制御されることによって電力が制御されるスイッチング部１０１と、そのスイッチング部１０１の直流電力を交流矩形波電力に変換するスイッチ素子Ｓ２〜Ｓ５からなるフルブリッジ回路１０２、および、これらスイッチング部１０１およびフルブリッジ回路１０１のそれぞれを制御する制御部１０３とから構成される。
放電ランプ１０には、直列にイグナイタ用のトランスＴＲ１が接続され、また、放電ランプ１０とトランスＴＲ１に直列にコンデンサＣ３が接続されており、放電ランプ１０とトランスＴＲ１の直列回路にフルブリッジ回路１０２から交流矩形波を供給し放電ランプを点灯させる。
【００２６】
スイッチング部１０１は、コンデンサＣ１と、制御部１０３の出力によりスイッチング動作をするスイッチ素子Ｓ１と、ダイオードＤ１とインダクタンスＬ１と平滑コンデンサＣ２から構成され、制御部１０３のＰＷＭ部２６により上記スイッチング素子Ｓ１のオン／オフ比が制御され、フルブリッジ回路１０２を介して放電ランプ１０に供給される電力（放電電力）が制御される。
また、スイッチング部１０１から放電ランプ１０に供給される電流を検出するため、電流検出用抵抗Ｒ１が、スイッチング部１０１とフルブリッジ回路１０２の間に設けられている。
電力制御は以下のように行われる。まず、電流検出用抵抗Ｒ１の両端の電圧信号と平滑コンデンサＣ２の両端の電圧信号が乗算器２２に入力され、その乗算結果としての電力信号が比較器２４の一方の入力端子に入力される。比較器２４の他方の入力端子には電力設定器２３から電力基準信号が入力され、比較器２４は前記２つの入力の差に比例した電圧信号をＰＷＭ部２６へ送る。そして、ＰＷＭ部２６は、比較器２４からの入力信号が零になるようにスイッチング素子Ｓ１のオン／オフ比を制御する。その結果、放電電力が設定電力に保たれる。
また、制御部１０３は始動初期の直流電流を制御するために、電流制御の機能を有している。すなわち、電流検出用抵抗Ｒ１の両端の電圧信号と電流設定器２７からの電流基準信号が比較器２５の両入力端子に入力され、比較器２５は前記２つの入力の差に比例した電圧信号をＰＷＭ部２６へ送る。そして、ＰＷＭ部２６は、比較器２５からの入力信号が零になるようにスイッチング素子Ｓ１のオン／オフ比を制御する。その結果、放電電流が設定電流に制御される。
ここで、比較器２４と比較器２５の出力信号は信号選択器２９を介してＰＷＭ部２６へ送られる。信号選択器２９によって比較器２４の出力信号が選択されたときは電力制御が行われ、比較器２５の出力信号が選択されたときは電流制御が行われる。
フルブリッジ回路１０２は、ブリッジ状に接続されたトランジスタやＦＥＴからなるスイッチ素子Ｓ２〜Ｓ５と、該スイッチ素子Ｓ２〜Ｓ５に逆並列に接続されたダイオードＤ２〜Ｄ５から構成される。
上記スイッチ素子Ｓ２〜Ｓ５は、制御部１０３に設けられたフルブリッジ駆動回路２２により駆動され、放電ランプ１０に交流矩形波電流を供給して、放電ランプ１０を点灯させる。
すなわち、スイッチ素子Ｓ２、Ｓ５、スイッチ素子Ｓ３、Ｓ４を交互にオンにして、スイッチング部１０１→スイッチ素子Ｓ２→放電ランプ１０→スイッチ素子Ｓ５→スイッチング部１０１、および、スイッチング部１０１→スイッチ素子Ｓ４→放電ランプ１０→スイッチ素子Ｓ３→スイッチング部１０１の経路で放電ランプ３に交流矩形波を供給し、放電ランプ１０を点灯させる。
【００２７】
制御部１０３は、フルブリッジ駆動回路２１を備え、フルブリッジ駆動回路２１は、スイッチ素子Ｓ２〜Ｓ５の駆動信号を発生する。
【００２８】
次に、ランプの始動から交流点灯に移行するまでの本点灯回路の動作を説明する。
イグナイタの高電圧パルスによって放電ランプ１０が絶縁破壊を起こし、放電電流が流れ始めるとともにタイマ２８が計数を開始する。タイマ２８の出力はフルブリッジ駆動回路２１および信号選択器２９に入力され、タイマ２８の計数が所定の値に達するまで（例えば１０秒）、フルブリッジ駆動回路２１はフルブリッジ部１０２の極性をどちらか一方に固定するとともに、信号選択器２９は比較器２５の出力を選択してＰＷＭ部２６へ与える。それによって、放電開始から前記所定時間（例えば１０秒間）は、放電ランプ１０には直流電流が供給されるとともに、電流制御が行われることになる。
また、タイマ２８の計数出力は電流設定器２７へも出力されており、電流設定器２７はタイマ２８の計数値に応じて、例えば図４の時刻ｔ１〜ｔ３におけるようなステップ状に変化する基準電流信号を出力する。これによって、例えばステップ状に変化する直流放電電流が放電ランプに供給されることになる。
そして、タイマ２８の計数出力が所定値（例えば１０秒）に達すると、フルブリッジ駆動回路２１はフルブリッジ部１０２の極性切換を開始させるとともに、信号選択器２９は比較器２４の出力を選択してＰＷＭ部２６へ与える。それによって、放電開始から前記所定時間（例えば１０秒間）経過後は、放電ランプ１０に交流電流が供給されるとともに、電力制御が行われる。
数値例をあげると、定格電力２００Ｗの場合、定格電流は２．８Ａ、電流値Ｉ１は１．０Ａ、電流値Ｉ２は３．０Ａとなる。
【００２９】
ここで、放電ランプについて数値例をあげると以下のようになる。
発光部外径は、Φ８〜Φ１２ｍｍの範囲であって、例えば、１０．０ｍｍ、発光部内容積は、５０〜１２０ｍｍ３の範囲であって、例えば、６５ｍｍ３、電極間距離は０．７〜２ｍｍの範囲であって、例えば、１．０ｍｍである。
また、放電ランプは定格２００Ｗ、矩形波１５０Ｈｚで点灯する。
【００３０】
また、電極構造について数値例をあげると、溶融太径部３の外径はφ１．０〜２．０ｍｍであって、例えば１．４ｍｍであり、軸方向の長さは０．７〜２．０ｍｍであって、例えば１．０ｍｍである。コイル部４の外径はφ１．０〜２．０ｍｍであって、例えば１．３ｍｍであり、長さは１．０〜２．０ｍｍの範囲であって、例えば１．５ｍｍである。軸部５の外径はΦ０．２〜０．６ｍｍの範囲であって、例えば０．４ｍｍであり、軸部５の長さは５．０〜１０．０ｍｍの範囲であって、例えば７．０ｍｍである。
また、コイルの線径はΦ０．１〜０．３の範囲であって、例えば、０．２５ｍｍである。突起部２の外径はΦ０．１５〜０．６ｍｍであって、例えばΦ０．３ｍｍ、軸方向の長さは０．１〜０．４ｍｍであって、例えば０．２５ｍｍである。
【００３１】
溶融大径部は、レーザ光照射などにより、コイルを溶融させて形成できる。レーザ光はビーム径がΦ０．２〜０．７ｍｍであって、例えばΦ０．６ｍｍ、また、照射時間は０．２〜１．０秒であって、例えば０．３５秒である。レーザ照射は電極が酸化しないためにアルゴンガスなどの雰囲気で行うことが好ましい。
また、溶融大径部を作るためのレーザ光照射は、連続的に照射することもできるが、パルス的に照射させることもできる。この場合のパルス照射とは短時間（ｍ秒レベル）の照射と休止を繰り返す照射であって、通常は連続的な照射よりも効果的である。
【００３２】
なお、レーザ光の照射に変えて、電子ビームを照射することもできる。電子ビームもレーザ光同様にビーム径を小さくできるため、本発明のような小さいコイルをコントロールして溶融することに適しているからである。
電子ビームについては、例えば、特開２００１−５９９００号、特開２００１−１７４５９６号に開示する電子ビーム装置が小型という点で望ましい。
【００３３】
以上のように、本発明の放電ランプ点灯装置は、交流点灯するタイプの放電ランプでは点灯初期に直流始動することにより、極性切替によるランプの立ち消えを良好に防止することができる。
そして、直流電流についても、点灯初期は低い電流値を供給するとともに、その後、電流値を増加させることにより、コイル後端部から生じる放電アークが放電容器内面に接触したとしても、その影響を小さくできるとともに、電極を昇温できるため、交流点灯への移行も良好に行なうことができる。
【００３４】
ここで、本発明の放電ランプ点灯装置は、いくつかの前提条件があり、この前提条件を満たしてこそ、発明の作用効果を発揮することができる。
第一に、定常点灯時は交流点灯、点灯始動時は直流点灯する放電ランプが前提となる。この点灯方式による放電ランプだからこそ、直流点灯から交流点灯の切替えにおいて電極温度が低いことによる立ち消えの問題が生じるからである。
従って、定常点灯時に直流点灯する放電ランプであって、点灯始動時に電流値は変化させる制御方法が、公知技術として存在していたとしても、このような内容は技術課題という意味において、本発明とは全く異なるものである。
【００３５】
第二に、本発明の放電ランプは電極間距離が２ｍｍ以下であって、発光部に０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀と、希ガスと、１×１０−６〜１×１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３の範囲でハロゲンを封入したショートアーク型放電ランプが前提となる。
この構成の放電ランプであるからこそ、放電容器内面から放出されたＳｉＯが放電プラズマでＳｉとＯに分離して、この放電空間内の酸素（Ｏ）と電極のタングステンが反応して酸化タングステンが生成されるため、電極から放電容器内面へのタングステンの輸送が過剰になるからである。ここで、酸素（Ｏ）が適量であるならばハロゲンサイクルとして機能して、放電容器内壁へのタングステン（Ｗ）の輸送を抑制する働きがあるが、本発明の放電ランプのように酸素量が多い場合には放電空間内に酸化タングステン（ＷＯｘ）が多くなり、過剰な酸化タングステンが放電容器内壁まで輸送されることになるからである。
【００３６】
第三に、電極の軸部にコイルを溶融させて作った電極構造（図２に示す構造）を有する放電ランプが前提となる。この放電ランプであるからこそ、点灯始動時にコイル部後端で放電起点が生じて、放電容器内面にアークが衝突、接触という問題が発生するからである。そして、この課題はコイル部と放電容器内面の最短距離（図３における距離Ｌ）が小さい場合に顕著に発生する。最短距離Ｌが小さいからこそ、コイル部後端部で生じた放電起点により放電容器内面にアークが衝突、接触するからである。具体的には、最短距離Ｌは２．０ｍｍ以下であって、１．５ｍｍ以下、１．０ｍｍ以下において顕著に発生する。
従って、この距離Ｌが大きい放電ランプにあっては、コイル部後端部を起点とした放電アークが放電容器内面に衝突、接触するという現象が起こりにくいことから、本発明が対象とする技術課題が本来存在しないこととなる。
従って、この構成を具備していない放電ランプであって、使用用途が全く異なる放電ランプにおいては、電極にコイルを巻き付ける構造は従来から知られているかもしれない。しかし、そのような放電ランプは、もともとアークが放電容器内面に衝突、接触するという現象は生じないため、すなわち技術的課題が存在しないものであるから、このような先行技術は本発明と全く次元を異にするものといえる。
【００３７】
本発明の放電ランプは、電極の先端に突起部を有することを特徴とする。この突起部により、始動初期の直流点灯から交流点灯に移行するときに電極先端を速やかに昇温することができるので、アーク放電を速く安定させるとともに、発光部に０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀と、希ガスと、１×１０−６〜１×１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３の範囲でハロゲンを封入したショートアーク型の放電ランプの場合は、当該突起が自己制御的に伸縮することで電極間距離を最適値に調整することが可能となる。
そして、突起部は軸部を利用して予め形成されることで自己制御的に伸縮する方向を予め規制することができる。しかし、突起部を放電ランプの製作時においては形成することなく、いわゆるゼロの状態からランプ点灯に伴い形成することも可能である。
【００３８】
電極は純度９９．９９９９％以上のタングステンから構成することが望ましい。これは電極に含まれる不純物が放電空間に放出された場合、放電容器の失透，黒化の原因になるからである。
【００３９】
図６は放電ランプ１０とこの放電ランプ１０を取り囲む凹面反射鏡２０、さらにこの組み合わせ（以下、放電ランプ１０と凹面反射鏡２０の組み合わせを光源装置と称する）をプロジェクター装置３０に組み込んだ状態を示す。プロジェクター装置３０は、現実には、複雑な光学部品や電気部品などが密集するものであるが、図においては説明の便宜上簡略化して表現している。
放電ランプ１０は凹面反射鏡２０の頂部開口を通して保持される。放電ランプ１０の一方の端子Ｔ１と他方の端子Ｔ２に不図示の給電装置が接続される。凹面反射鏡２０は楕円反射鏡や放物面鏡が採用され、反射面には所定の波長の光を反射する蒸着膜が施される。
凹面反射鏡２０の焦点位置は、放電ランプ１０のアーク位置に設計されており、アーク起点の光を効率よく反射鏡によって取り出すことができる。
なお、凹面反射鏡２０には前面開口を塞ぐ光透過性ガラスを装着することもできる。
【００４０】
以上、説明したように本発明の放電ランプ点灯装置は、石英ガラスからなる発光管に一対の電極を２ｍｍ以下の間隔で対向配置し、この発光管に０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀と、希ガスと、１×１０−６〜１×１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３の範囲でハロゲンを封入したショートアーク型放電ランプと、この放電ランプに点灯始動時は直流電流を供給するとともに、その後交流電流を供給する給電装置から構成される。そして、この放電ランプは、一対の電極のうち少なくとも一方の電極は、軸部に巻き付けたコイルの先端を溶融することで形成させた溶融太径部と、この溶融太径部の後方に連続的かつ一体的に繋がって形成されたコイル部より構成される。そして、給電装置が放電ランプに対して供給する直流電流は、初めが定格電流の０．３〜０．６倍であり、その後、定格電流の１．０〜２．０倍であることを特徴とする。
この構成により、点灯初期に直流始動することにより、点灯時始動時の不安定な放電状態におけるランプの立ち消えを良好に防止することができる。
また、直流電流についても、点灯初期は低い電流値を供給するとともに、その後、電流値を増加させることにより、コイル後端部から生じる放電アークが放電容器内面に接触したとしても、その影響を小さくできるとともに、電極を昇温できるため、交流点灯への移行も良好に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る放電ランプを示す。
【図２】本発明に係る放電ランプの電極の構造を示す。
【図３】本発明に係る放電ランプの電極の構造を示す。
【図４】本発明に係る放電ランプ点灯装置の電流波形を示す。
【図５】本発明に係る放電ランプ点灯装置の回路図を示す。
【図６】本発明に係る超高圧水銀ランプを使った光源装置を示す。
【符号の説明】
１  電極
２  突起部
３  大径部
４  コイル部
５  軸部
１０  放電ランプ
１１  発光部
１２  封止部
【図１】
2005019262.tif 000003
【図２】
2005019262.tif 000004
【図３】
2005019262.tif 000005
【図４】
2005019262.tif 000006
【図５】
2005019262.tif 000007
【図６】
2005019262.tif 000008